Aalto-yliopiston tutkijat ovat olleet mukana kansainvälisessä projektissa, jossa on kehitetty täysin uudenlainen kolmesta päällekkäisestä hiilinanoputkesta koostuva materiaali. Sen avulla voidaan tehdä esimerkiksi aiempaa kevyempiä ja nopeampia transistoreja tietokoneisiin ja puhelimiin.
Kyse oli Tokion yliopiston johtaman tutkijaryhmän hankkeesta. Siinä yhdistettiin kolmea erilaista materiaalia nanoputkeksi eli nanomateriaaliksi, jolla on putkimainen rakenne. Materiaalien yhdistäminen kerroksittain mahdollistaa nanoputkien kemiallisen koostumuksen hallitsemisen, jolloin nanoputkia voidaan käyttää uusien elektroniikkamateriaalien valmistamisessa.
Aalto-yliopiston fysiikan professori Esko I. Kauppisen tutkimusryhmän roolina oli valmistaa korkealaatuisia, yksiseinäisiä hiilinanoputkia, joita käytettiin uusien nanoputkien keskellä. Hiilinanoputken päälle tutkijat laittoivat boorinitridistä tehdyn nanoputken ja ulommaiseksi molybdeenidisulfidista rakentuvan nanoputken. Kaikki kolme nanoputkikerrosta johtavat sähköä eri tavoin. Yhdistämällä ne kerrosmaiseksi rakenteeksi tutkijat loivat materiaalin, jolla on ainutlaatuiset kemialliset ja sähköä johtavat ominaisuudet.
Kauppisen tutkimusryhmä on kehittänyt uusia menetelmiä, joilla erittäin puhtaita hiilinanoputkia voidaan valmistaa suuria määriä. Yksiseinäiset hiilinanoputket ovat rakenteeltaan yhden atomikerroksen paksuisia grafeeniliuskoja, jotka rullautuvat saumattomasti eri kokoisiksi ja muotoisiksi putkiksi. Niiden halkaisija on noin yksi nanometri.
- Tuottamiimme nanoputkiin on helppo kiinnittää muitakin uudenlaisia kerroksia ja saada aikaan täysin uusia rakenteita, Esko Kauppinen sanoo.
Seuraavaksi tutkimusryhmä alkaa kehittää uusille materiaaleille sovelluksia. Kerroksittaisista nanoputkista voidaan tehdä transistoreja, jotka ovat pienempiä ja nopeampia kuin nykyiset, piistä tehdyt transistorit. Transistori on kaiken elektroniikan peruskomponentti: esimerkiksi tietokoneet, puhelimet ja niiden näytöt ja muistit perustuvat transistoreihin.
Transistorissa sisin hiilinanoputki toimisi puolijohteena, keskimmäinen boorinitridi toimii eristeenä ja uloimmaiseksi tarvitaan metallinen nanoputki.
- Tämä kerrosrakenne tarkoittaa aivan uudenlaisia optisia ominaisuuksia, ja sen vuoksi myös uusia optisia sovellusmahdollisuuksia. Kiinnostavimmat sovellukset ovat kuitenkin niitä, joista emme vielä edes tiedä, Esko Kauppinen sanoo.
Tutkimusmenetelmä esiteltiin Science-lehdessä. Tutkimusyhteistyössä oli mukana tutkijoita useista eri yliopistoista ympäri maailmaa. Aalto-yliopiston lisäksi Suomesta oli mukana Canatu Oy.
Kuva: Aalto-yliopisto, Nan Wei
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
